Mobil kommunikációs és érzékelő hálózatok az

építőmérnöki gyakorlatban

Fotogrammetria és Térinformatika Tanszék

Lovas Tamás

„Minőségorientált, összehangolt oktatási és K+F+I stratégia, valamint működési modell kidolgozása a Műegyetemen”

(TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KMR-2010-0002)

A Tanszék és a TÁMOP

• JKL– 5-7 ember

– hallgatók

– doktoranduszok

• IKT• IKT– 3-4 ember

– hallgatók

• Kezdeti témaválasztás

• GSM-WSN-LAS-LDM

2011.11.25 2Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért

GSMGSM

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 3

Helymeghatározás az ITS-ben

• GNSS

– Pontosság

– Lefedettség

– Penetráció– Penetráció

• Alternatív technológiák, LBS

• GSM

– SafeTRIP

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 4

GSM-alapú helymeghatározás

• Támop együttműködés– BME Közlekedésautomatikai Tanszék

• Nokia Siemens Networks Kft.– MSc. kooperatív hallgatói ösztöndíj– MSc. kooperatív hallgatói ösztöndíj

• TDK

• Diplomaterv

• Doktori téma

• Publikációk

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 5

• 2G hálózat a legtöbb mobil eszköz számára elérhető

• A kifejlesztett eljárások egy része 3G hálózatban is adaptálható

GSM hálózat felépítése

adaptálható

• Részegységek– Mobil eszköz

– Bázisállomás (BTS)

– BSC

– MSC

• Celluláris hálózat– Cellák– Cella azonosító– Szektor– Location area (LA)

Hálózat modellezése

– Location area (LA)– Események

• Location area update• Handover

• Voronoi tesszeláció

„Smart Voronoi”

Cella azonosító alapján – körsugárzó– szektor sugárzó– távméréssel kombinálva

Helymeghatározás I.

Helymeghatározás II.

Beérkező szög alapján

Helymeghatározás III.

Időmérés alapján– Beérkezési idő (ToA)

125-200 m– Beérkezési

időkülönbség (TDoA)időkülönbség (TDoA)50-200 m

– Továbbfejlesztett időkülönbségek (E-OTD)

150 m

• Handover esemény• Egy útvonalon

haladva egy pont• Cella váltások

BME-NSN megoldás: helymeghatározás handover zónákkal

• Cella váltások helyének kimérése

• Méréseinket hibák terhelik

• Handover zóna definíciója

• Open source megoldások• Adatbázis struktúra kialakítása

(PostgreSQL/PostGIS)• Mérési adatok feltöltése (saját

fejlesztés, Java)• Adatbázis szerepe a mérések

Mérések feldolgozása

• Adatbázis szerepe a mérések feldolgozásában (pgPL/SQL)

• Megjelenítés, vizuális elemzés (QGIS)

Alkalmazások

• Emberi mozgásminták meghatározása

• Forgalom figyelése

• O-D elemzések

– Kereskedelmi alkalmazások– Kereskedelmi alkalmazások

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 14

GSM-alapú helymeghatározás jelenlegi és jövőbeni tevékenységek

• Felmérési utasítás készítése handover zónák térképezéséhez

• Módszer fejlesztése utazási idő meghatározásáhozmeghatározásához

• Módszer fejlesztése mozgásminták vizsgálatára

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 15

WSNWSN

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 16

IT trendek

• Cloud computing

• WebGIS

• Crowdsourcing

• Open source alkalmazások• Open source alkalmazások

• Mobil

• Wireless Sensor Network (WSN)

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 17

Mikrokontroller és érzékelők

3 tengelyű gyorsulásmérő

2 tengelyű giroszkópST LPY530AL

Arduino Uno mikrokontroller kártya

gyorsulásmérőFreescale MMA7361L

digitális hőmérőTexas TMP102

Műszerjárás vizsgálata

„System-on-chip” (SoC) megoldás

Sparkfun 9DOF Razor (3 gyorsulás, Sparkfun 9DOF Razor (3 gyorsulás, 3 giroszkóp, 3 magnetométer –mikrokontroller beépítve)

Identec-mérések

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

0,00

5,00

10,00

10:00

12:00

14:00

16:00

18:00

20:00

22:000:0

02:0

04:0

06:00 8:0010:0012

:0014

:0016

:0018

:0020

:0022

:000:00

2:00

4:00

6:008:00

10:0012

:0014

:00

Dél-nyugati oldal Észak-keleti oldal Dél-keleti oldal Észak-nyugati oldal met.hu

Közlekedési csomópont monitorozása

RFID azonosítók olvasása Ghostdriver felismeréséhez – optimális antenna-kiosztás tervezése (Safespot)

WSN az építőmérnöki gyakorlatban

• Építőmérnöki alkalmazások

– Szerkezetek monitoringja

– Töltések, rézsűk stb. mozgásvizsgálata

– Forgalmi adatok– Forgalmi adatok

• Szabályozás

• Megfigyelés

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 23

WSN jelenlegi és jövőbeli tevékenységek

• Alkalmazásfejlesztés mikrokontroller és számítógép közötti kommunikációra

• Alkalmazásfejlesztés közúti csomópont monitorozására szolgáló szenzorhálózat monitorozására szolgáló szenzorhálózat kialakítására

• Terepi teszt SoC típusú szenzorral

LASLAS

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 25

Lézerszkennelés

• Környezet 3D modellezése (!)

• Közlekedési csomópont felmérése

– Forgalomtechnika támogatása

• Tanszéki vizsgálatok• Tanszéki vizsgálatok

– Pontosságvizsgálat

– Data fusion

– Támop hallgatói munka

– TDK

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 26

A vizsgált pontjelek egyike

A vizsgált homlokzat

Fotogrammetria és lézerszkennelés

• Leica DIGILUX 3 fényképezőgép,

állvány nélkül

• Fix kapcsolópontok

• Leica ScanStation C10

• Ideiglenes reflektorok• Ideiglenes reflektorok

• Mérés három álláspontból

A lézerszkennelt pontfelhők feldolgozása

Feldolgozás speciális szoftverrel

– 6 pontfelhő

• 3 színes

• 3 intenzitással• 3 intenzitással

– Pontok leválogatása

– koordináták kiszámítása

A módszerek összehasonlításaPolyWorks ImInspect PhotoModeler Scanner

Háttértár igény (nagyságrend) nagy (GB) kicsi (MB)

Memória igény (RAM) nagy kicsi

Pontfelh ő kezelése egyszerű bonyolult (kalibrálás, transzformálás stb.)

Kezelhet őség **** ***

Befektetett munka 10 óra 40 óra

Program alapszint ű elsajátításához szükséges id ő

5 óra 10 óra

Magyar nyelv ű használati útmutató nincs nincs

Angol nyelv ű használati útmutató ***** **

Ár$10,000 és $30,000 között $1000 és 2600 között

LAS tapasztalatok

• Lézerszkenner geometriai pontosságának vizsgálata/igazolása

• Amatőr közel-fotogrammetriai technológiával elérhető

pontosság

• Technológiák kiegészítik egymást – data fusion• Technológiák kiegészítik egymást – data fusion

• Alkalmazás függő választás

– Pont, illetve felület jellegű információk

– Végrehajtáshoz szükséges idő

– Ár

LAS jövőbeni és jelenlegi tevékenységek

• Kiterjesztett pontosság-vizsgálat

• Visszaverődést befolyásoló tényezők további vizsgálata

• Mintakereszteződés felmérés• Mintakereszteződés felmérés

– Láthatósági vizsgálatok

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 32

LDMLDM

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 33

Dinamikus térképi adatbázis

• Térinformatika előretörése a közlekedési projektekben

• Változatos adatforrások, adatok

– Időben változó adatok– Időben változó adatok

• Változatos elemzési megoldások

• Szabványos adatszolgáltatás

– Igény a valós idejű, online adatközlésre

• Egységes megjelenítés

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 34

Fejlesztett rendszer vázlata

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 35

LDM jövőbeni és jelenlegi tevékenységek

• Gyakorlati megvalósítás

• Teszt különböző adatokkal

– Pozíció (GSM, GNSS)

– Lézerszkennelt pontfelhő– Lézerszkennelt pontfelhő

– RFID mérési eredmények (pl. hőmérséklet)

• Demo (pl. http://webgis.fmt.bme.hu/its/)

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 36

A Tanszék TÁMOP eredményei

• Publikációk– 5 megjelent (1 idegen nyelvű)

– 4 közlés alatt (3 idegen nyelvű)

• TDK• TDK

• Monográfia

• 2 PhD fokozat (védés decemberben)

• 3 konferencia utazás

• 2 full-time doktorjelölt

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 37

Köszönetnyilvánítás

A munka szakmai tartalma kapcsolódik a "Minőségorientált, összehangolt oktatási és K+F+I stratégia, valamint működési modell kidolgozása a Műegyetemen" c. projekt szakmai kidolgozása a Műegyetemen" c. projekt szakmai célkitűzéseinek megvalósításához. A projekt megvalósítását az ÚMFT TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KMR-2010-0002 programja támogatja.

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 38

Köszönöm a figyelmet!

2011.11.25 Építőmérnöki Kar a Kutatóegyetemért 39